Anthropomatik

Symbiose zwischen Mensch und Maschine

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In Karlsruhe trafen sich Anfang Mai rund 2000 Robotikexperten zur „International Conference on Robotics and Automation“. Die seit 1984 jährlich abgehaltene ICRA gilt als eine der wichtigsten Veranstaltungen im Bereich der Robotik weltweit. Im Mittelpunkt stand die Frage, wie Roboter gestaltet werden müssen, um besser mit Menschen zu arbeiten.

Für den Roboter PR2 stellten die sich selbst schließenden Türen ein großes Problem dar – denn seine Arme waren nicht kräftig genug, um sie zu öffnen. Doch Tony Pratkanis und Adam Eric Leeper, Studenten an der Stanford University, entwickelten gemeinsam mit ihrem Professor Kenneth Salisbury ein ausgeklügeltes Verfahren, bei dem der Roboter zunächst den Türgriff ertastet, die Tür einen Spalt weit aufzieht und sich dann in diesen Spalt hineindreht, um die Tür mit der Kraft seiner Antriebsräder schließlich weit genug aufzustoßen. So schaffte es der PR2 durch insgesamt fünf Türen und einen Fahrstuhl zum nächstgelegenen Coffeeshop, um dort Getränke für seine menschlichen Programmierer zu kaufen.

Das Projekt, das die Wissenschaftler auf der International Conference on Robotics and Automation (ICRA) in Karlsruhe präsentierten, fasst den gegenwärtigen Trend der Robotik recht gut zusammen: Roboter sollen sich künftig auch in komplexen Wohn- und Arbeitsumgebungen zurechtfinden und dabei in unmittelbarem Kontakt mit Menschen operieren. Dafür müssen sie jedoch grundlegend anders konstruiert sein, als die Maschinen, die in großen Fabrikhallen Fahrzeugteile montieren oder Paletten stapeln. Solche fest montierten, starren Roboterarme sind darauf ausgerichtet, mit großer Präzision und Kraft immer wieder die gleichen Bewegungen auszuführen. An Team-Player-Fähigkeiten mangelt es ihnen hingegen: Die meisten Industrieroboter müssen durch Käfige abgeschirmt werden, um Unfälle zu vermeiden.

Fertig montiert

Der neue Typ Roboter, der Menschen auch im Büro, in der Werkstatt oder zu Hause zur Seite steht, muss dagegen anpassungsfähig und leicht zu bedienen sein. Viele Redner auf der ICRA unterstrichen diese Forderung – der prominenteste unter ihnen dürfte der Informatiker und Kognitionswissenschaftler Rodney Brooks gewesen sein, der einst am Massachusetts Institute of Technology (MIT) forschte und jetzt mit dem zweiarmigen Roboter Baxter die Industrierobotik revolutionieren will. Als potenzielle Kunden hat Brooks dabei in erster Linie kleine und mittlere Unternehmen im Fokus.

Für diese Anwendergruppe sei es wichtig, dass Baxter fertig montiert ausgeliefert werde und in weniger als einer Stunde einsatzbereit sei, erklärt Brooks. Auch müsse niemand den Roboter programmieren, vielmehr lasse er sich genauso einweisen wie ein menschlicher Kollege, indem ihm die erforderlichen Bewegungen einfach vorgemacht werden. Druck- und Drehknöpfe an den Armen erlauben dabei die Navigation durch Menüs, die auf einem Monitor angezeigt werden, der gleichzeitig als Kopf dient. Eingaben bestätigt Baxter, indem er mit diesem „Kopf“ nickt. Augen auf dem Monitor zeigen, worauf seine Aufmerksamkeit gerade gerichtet ist.

Von entscheidender Bedeutung ist auch die Nachgiebigkeit der Roboterarme: Genau wie der mobile Roboter PR2 nimmt auch Baxter seine Umgebung wahr und stoppt die Bewegung des Arms, sobald er ein unerwartetes Hindernis berührt. Dadurch könne er Seite an Seite mit Menschen arbeiten, versichert Brooks, der den Roboter über seine Firma Rethink Robotics zum bemerkenswert niedrigen Stückpreis von 22 000 US-Dollar anbietet.

Embodied Intelligence

Brooks gehört auch zu den Forschern, die als erste erkannten, dass Intelligenz ohne Berücksichtigung des Körpers nicht verstanden werden kann – und die Häufigkeit, mit der auf der ICRA von „Embodiment“ oder „Embodied Intelligence“ gesprochen wurde, gibt ihm heute Recht. Die europäische Gallionsfigur für diesen Ansatz ist nach wie vor der Roboter iCub, der im Ausstellungsbereich der ICRA gleich an mehreren Ständen zu sehen war. Nach dem Vorbild eines etwa dreijährigen Kindes gestaltet, soll der unter Federführung des Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) entwickelte Roboter helfen, die Entfaltung von Kognition zu verstehen. Etwa 25 Forschungsgruppen weltweit arbeiten derzeit mit dem iCub, darunter auch die TU München, an deren Stand der Prototyp einer berührungsempfindlichen Haut für den Roboter zu sehen war.

Die Fähigkeit, Berührungen wahrzunehmen, ist nicht nur erforderlich, damit ein Roboter wie der PR2 Türen öffnen und mit Menschen interagieren kann – der Tastsinn ist auch der erste Sinn, mit dem der Mensch sich selbst und seine Umwelt wahrnimmt. Das beginne bereits im Mutterleib, erklärt Prof. Yasuo Kuniyoshi von der Universität Tokyo: Aus Ultraschallaufnahmen generierte Videos eines menschlichen Fötus zeigen, wie aus zunächst unkoordinierten Armbewegungen nach etwa 26 Wochen Schwangerschaft koordinierte Bewegungen entstehen und das Kind einige Wochen später gezielt das eigene Gesicht berührt. Die Entwicklung lässt sich auch in der Simulation reproduzieren, wenn sich taktile Sensoren ähnlich wie beim Menschen in Händen und Gesicht konzentrierten. „Der Körper formt das Gehirn“, verdeutlicht Kuniyoshi. „Und eine Karte vom eigenen Körper ist die Grundlage für alle höheren kognitiven Funktionen.“

Menschen und Roboter kommen sich also nicht nur physisch immer näher – auch die kognitive Entwicklung der Maschinen orientiert sich immer stärker am menschlichen Vorbild. Was wiederum eine stärkere Einbindung von Disziplinen wie Biologie, Medizin und Neurowissenschaften zur Folge hat. Zum Abschluss der ICRA plädierten mehrere Wissenschaftler zudem dafür, den Austausch mit Geisteswissenschaftlern und Kulturschaffenden zu intensivieren. Letztlich gehe es ja um die Frage, wie menschlich Roboter werden können. Wurde diese Frage bisher vor allem von der Science Fiction formuliert und beantwortet, stellt sie sich inzwischen auch ganz real. (pmz)

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